基于手机信令的公众出行交通分析

1 成果上报申请书成果上报申请书 成果名称成果名称基于手机信令的公众出行交通分析 成果申报单位成果申报单位 北京 自治区 直辖市 公司 成果承担部门成果承担部门 分公司分公司 数据业务部 项目负责人姓名项目负责人姓名 项目负责人联系电话项目负责人联系电话 和和 EmailEmail 项目完成人项目完成人 成果专业类别成果专业类别 数据业务所属专业部门所属专业部门 数据线条 成果研究类别成果研究类别 新产品开发省内评审结果省内评审结果 按填写说明 4 关键词索引 关键词索引 3 3 5 5 个 个 公众出行 智能交通 出行分析 应用投资应用投资50 万元 指别的省引入应用大致需要的投资金额 产品版权归属单位产品版权归属单位 北京移动 对企业现有标准规范的符合度 对企业现有标准规范的符合度 按填写说明 5 如果该成果来源于研发项目 请填写研发项目的年度 名称和类型 类型包括 集团重点研如果该成果来源于研发项目 请填写研发项目的年度 名称和类型 类型包括 集团重点研 发项目 集团联合研发项目 省公司重点研发项目 其他研发项目 发项目 集团联合研发项目 省公司重点研发项目 其他研发项目 可填写多个 可填写多个 成果简介 成果简介 简要描述成果目的和意义 解决的问题 取得的社会和经济效益 移动网络有着海量的用户资源及相关的基础数据 基于移动无线网络信令数据的统计分析 可以获 取更全面 更准确的数据 数据分析结果可以为交通及政府提供更深入的统计结果 为规划交通 制定 政策提供了良好的数据基础 有利于提高交通主管部门交通规划 监控管理的效率和效果 省内试运行效果 省内试运行效果 描述成果引入后在本省试运行方案 取得的效果 推广价值和建议等 北京移动与北京市交通委信息中心及交研中心基于该成果分别合作了公众出行统计分析系统 及配合全市出行大调查的 OD 调研项目 项目输出成果作为北京市交通委对北京交通规划的 重要参考和依据 移动用户数量的绝对优势为数据的准确性提供了极大的保障 经交通委与 其他调研方式的数据比基于信令的分析结果全面且准确 该成果还应用于城市软公交规划等 领域 在其他交通及行政管理领域以及各城区交通部门的工作中有很大的应用空间 具有良 好的推广性 文章主体 文章主体 30003000 字以上 可附在表格后 字以上 可附在表格后 根据成果研究类别 主体内容的要求有差异 具体要 求见表格后的 填写说明 6 一 一 业务及功能简介 业务及功能简介 2 基于手机信令的公众出行交通分析系统是基于移动网络小区短信信令采集平台所采集的 信令信息进行统计和分析 根据信令信息中的网络参数信息对于用户的工作 居住 出 行等行为进行统计分析 获取相关统计结果 主要包含以下项目 城市人口结构分析城市人口结构分析 通过设定的分析周期 统计城市居民的不同时段在不同类型区域的 OD 调查数据 分析居民的居住 工作情况 从整个城市或特定的区域上 分析人口的数量分布 并通过 GIS 方式直观展现 为城市交 通规划及管理提供决策支持 某区域居住人口数量 即在此区域居住的人口总数 某区域工作人口数量 即在此区域工作 上学等的人口总数 可通过对不同类别的交通区域类别进行模型分析 包括 交通小区 行政区域 城市大区 交通枢 纽等 城市大区人口分析城市大区人口分析 按照城市交通特点 通过对东西南北以及各种环路特点 划分城市大区 如北京市 可划分为市区 北三环 北四环 北五环 东三环 东四环等 统计全市范围内 在各个大区的居民居住人口数量 工 作人口数量 并通过 GIS 等功能界面进行浏览 分析等等 数据通过选择居住地 工作地两个维度进行 展现 总体分析 按照划分的区域 显示整个城市的居住人口 工作人口俯瞰图 界面显示如下图 个体展示 选择任何一个城市大区 展示该区域的各种统计分析信息 3 行政管理区人口分析行政管理区人口分析 按照行政区域的区域分析维度 统计全市范围内 在各个行政区域的居民居住人口数量 工作人口 数量 并通过 GIS 等功能界面进行浏览 分析等等 数据通过选择居住地 工作地两个维度进行展现 包括 总体展示 个体展示 总体分析 按照行政区域 显示整个城市的居住人口 工作人口俯瞰图 界面显示如下图 个体展示 选中其中任何行政区域或表格中点选区域 将展示该行政区域的详细信息 包括居住数 量 工作数量 区域面积 居住人口密度 工作人口密度等 同时可以支持图表的方式进行展现 示意图同城市大区人口分析 交通小区人口分析交通小区人口分析 系统在分析时 首先将城市按照交通部门提供的数据划分为 300 多个交通小区 为城市在交通管理 上进行分类规划 使区域分析目的更加明确 本功能按照交通小区的区域分析维度 完成居民的居住 20 工作的人口统计 并通过 GIS 等功能界面进行浏览 分析 数据通过选择居住地 工作地两个维度进行 展现 包括 总体展示 个体展示 总体展示 按照城市交通小区 显示整个城市的居住人口 工作人口俯瞰图 示意图如下 个体展示 选中其中任何交通小区 将在俯瞰图上表示出该交通小区的统计分析信息 示意图同城 市大区人口分析 交通枢纽人口分析交通枢纽人口分析 根据城市数据分析的特定需求 在日常工作中 需要对某些交通枢纽 如火车站 飞机场 长途客 运站等 进行重点关注和分析 此功能主要实现对指定交通枢纽方位内的工作人口数量 人口数量的统 计和分析 并通过 GIS 等功能界面进行浏览 分析 界面展示同样支持总体展示和个体展示 示意图同城市大区人口分析 交通出行量分析交通出行量分析 系统对一定周期内 不同区域划分类别的人口出行数据进行统计分析 以整个城市作为分析范围 21 分析到整个城市各区域交通的高峰 以行政区域 交通小区 交通枢纽作为统计分析的粒度 分析各区 域人口出行的时间 数量及规律 并在相应的功能界面上予以展现 区域的发生量 一个区域的总体出行人口数量 即以此区域为出行出发地的人口数量 区域的吸引量 以此区域为出行目的地的人口数量 行政管理区出行量分析行政管理区出行量分析 以行政区域作为统计分析的粒度 统计全市范围内 在各个行政区域的发生量 吸引量 并通过 GIS 等功能界面进行浏览 分析等等 数据通过选择发生量 吸引量两个维度进行展现 包括 总体展 示 个体展示 总体展示 按照行政区域 显示整个城市的发生量 吸引量俯瞰图 示意图如下 个体展示 选中其中任何一个行政区域 通过选定该行政区域的发生量 吸引量 则将该区域的吸 引量或发生量直观的表示出来 示意图如下 1 同时支持图表展示 直观反映数据的变化趋势 交通小区出行量分析交通小区出行量分析 根据交通部门提供数据 将城市按交通小区进行划分 并分析在各个交通小区的发生量 吸引量 并通过 GIS 等功能界面进行浏览 分析等等 数据通过选择发生量 吸引量两个维度进行展现 包括 总体展示 个体展示 交通小区 交通部门划分的各交通小区 总体展示界面示意图 1 个体展示界面示意图 交通枢纽出行分布分析交通枢纽出行分布分析 1 根据城市数据分析的特定需求 使系统针对交通枢纽 如火车站 飞机场 长途客运站等 进行相 关人口数据分析 此功能主要实现交通枢纽的发生量 吸引量 并通过 GIS 等功能界面进行浏览 分析 等等 数据通过选择发生量 吸引量两个维度进行展现 包括 总体展示 个体展示 功能展现方式如行政区域出行量分析 交通出行分布分析交通出行分布分析 系统以天为周期 对不同类别划分区域内的人口出行数据进行统计分析 以整个城市作为分析范围 分析到各区域间人口出行的 OD 对情况 即出行出发地 ORIGIN 到出行目的地 DESTINATION 的 数量 以行政区域 交通小区 交通枢纽作为统计分析的粒度 分析各区域间人口出行的时间 数量以 及规律 并在相应的功能界面上予以展现 行政管理区出行分布分析行政管理区出行分布分析 以行政区域作为统计分析的粒度 以天为周期 统计全市范围内 在各个行政区域间的 OD 对数量 示意图如下 交通小区出行分布分析交通小区出行分布分析 根据交通部门提供数据 将城市按交通小区进行划分 并以天为周期 分析在各个交通小区间的出 行 OD 分布 并通过 GIS 等功能界面进行浏览 分析等等 展现方式包括 总体展示 个体展示 交通小区 交通部门划分的各交通小区 1 示意图 交通枢纽出行分布分析交通枢纽出行分布分析 根据城市数据分析的特定需求 使系统针对交通枢纽 如火车站 飞机场 长途客运站等 进行相 关人口数据分析 此功能实现交通枢纽间的 OD 分析 并通过 GIS 等功能界面进行浏览 分析等等 功能展现方式如行政区域出行分布分析 交通通勤分析交通通勤分析 居民从居住地到工作地的通勤 是人们日常生活中最重要的出行 也是交通部门最关注的出行 系 统在居住地 工作地判断的基础上 重点对具体各居住地 工作地之间的出行数据即通勤出行进行分析 通 过对城市交通通勤分析 分析城市各种区域的居民出行分布情况 区域交通出行量 出行距离情况等 通过 GIS 方式 将城市的通勤现象 范围 强度等进行直观 量化地展现 为交通路线规划 交通高峰 流量的疏导和管理提供决策依据 通勤出行量通勤出行量 系统通过连续时间段终端信令数据的分析 判定居民实际工作和居住的区域 并予以记录 在居住 地 工作地判断的基础上 对居民从其居住地到工作地之间的出行量即通勤出行进行统计和分析 此功能 主要以天为周期 以交通小区为统计粒度 分析各区域的通勤出行量 并结合 GIS 将分析结果进行直观 的展示 1 通勤出行分布通勤出行分布 系统通过连续时间段终端信令数据的分析 判定居民实际工作和居住的区域 并予以记录 在居住 地 工作地判断的基础上 对居民从其居住地到工作地之间的出行量即通勤出行进行统计和分析 此功能 主要以天为周期 以交通小区为统计粒度 分析各区域的通勤出行分布情况即出行 OD 并结合 GIS 将 分析结果进行直观的展示 区域人口实时监测区域人口实时监测 系统通过分析实时获取的手机终端信令数据 针对各种类型区域 判断终端何时进入 何时离开区 域范围 从而实时对各种类型区域内的人口数量进行统计分析 并结合 GIS 的方式予以展示 行政管理区人口实时监测行政管理区人口实时监测 系统以小时为周期 以行政管理区为粒度 通过分析实时获取的手机终端信令数据 判断终端用户 个体何时进入 何时离开区域范围 从而实时对区域范围内的人口数量进行统计分析 并结合 GIS 的方 式予以展示 展示方式包括总体展示和个体展示 展示示意图如下 交通小区人口实时监测交通小区人口实时监测 系统以小时为周期 以交通部门划分的交通小区为粒度 通过分析实时获取的手机终端信令数据 判断终端用户个体何时进入 何时离开区域范围 从而实时对区域范围内的人口数量进行统计分析 并 结合 GIS 的方式予以展示 展示方式包括总体展示和个体展示 1 总体展示示意图如下 个体展示示意图如下 城市大区人口实时监测城市大区人口实时监测 系统以小时为周期 以交通部门划分的交通小区为粒度 通过分析实时获取的手机终端信令数据 判断终端用户个体何时进入 何时离开区域范围 从而实时对区域范围内的人口数量进行统计分析 并 结合 GIS 的方式予以展示 展示方式包括总体展示和个体展示 展示方式同交通小区人口实时监测 交通枢纽人口实时监测交通枢纽人口实时监测 系统以小时为周期 以交通部门划分的交通小区为粒度 通过分析实时获取的手机终端信令数据 1 判断终端用户个体何时进入 何时离开区域范围 从而实时对区域范围内的人口数量进行统计分析 并 结合 GIS 的方式予以展示 展示方式包括总体展示和个体展示 展示方式同交通小区人口实时监测 进出京人口分析进出京人口分析 系统通过对用户终端信令数据进行记录 获取终端信号消失 出现的时间 结合进出京用户手机信 号的规律 统计获得进出京人口的数量 进一步分析获得进出京人口来源构成 再根据不同出行方式的 信令数据特点和规律分析进出京人口出行方式的构成 最终将分析结果通过表格 图表的方式进行展现 界面展现示意图如下 系统管理系统管理 扇区维护扇区维护 系统通过分析移动无线通信数据 针对行政区域 交通小区 城市大区 交通枢纽等不同类型的区 域进行各种各样的统计和分析 各个区域必须并与移动无线网络的扇区信息相关联 此功能主要实现扇 区信息的维护管理 为分析行政区域 行业区域 重点区域覆盖基站提供基础数据 权限管理权限管理 系统涉及到各种区域的人口数量 分布 来源构成等数据 更有区域实时人口监测 进出京人口等 监测数据 只适宜向相关管理部门的特定人员开发 因此必须对系统的登录和使用权限做严格的控制 此功能实现系统的角色化权限管理 对于不同用户配置不同的角色 赋予系统的登录使用以及管理维护 1 的权限 用户管理用户管理 系统只向相关管理部门的特定人员开发 系统的用户管理功能主要实现添加和维护具体的系统使用 用户的信息 使用户能够登录系统 同时提供用户修改密码等其他用户管理的基本功能 操作日志操作日志 记录登录系统的用户信息 以及该用户登录系统后的相关操作信息 使系统管理员能够查询 了解 系统的使用情况 使用对象及相关的操作行为等 管理员通过查询或汇总日志 查看系统是否有异常用 户登录 同时也管理保障各个用户的系统使用 二 二 技术实现方案 技术实现方案 系统网络结构图系统网络结构图 方案一 方案一 1 数数据据采采集集子子系系统统 局局域域网网 各各管管理理部部门门 交交换换机机 磁磁盘盘阵阵列列 数数据据预预处处理理 服服务务器器 接接口口服服务务器器 数数据据处处理理服服务务器器 V VP PN N专专线线 单单向向 数数据据分分析析子子系系统统 数数据据库库服服务务器器 数数据据分分析析服服务务器器 预预处处理理服服务务器器 应应用用服服务务器器 交交换换机机 防防火火墙墙 防防火火墙墙 路路由由器器 管管理理部部门门网网络络 移移动动机机房房 接接口口服服务务器器 A AD DC C流流量量统统计计 系系统统 应应用用服服务务器器 数数据据分分析析服服务务器器 数数据据库库服服务务器器 G GI IS S服服务务器器 应应用用服服务务器器 数数据据库库服服务务器器 智智能能交交通通平平台台 系系统统管管理理用用户户 在 ADC 流量统计系统增加接口模块 将信令数据传送至智能交通平台的数据采集子系统 由数据采 集子系统经过预处理后发送至数据分析子系统 智能交通平台也位于移动机房中 通过移动的内部网络与数据分析子系统进行连接 获取交通统计 数据 并进行相关的应用展示 管理部门的平台用户通过 VPN 专线登录并使用平台功能 如果日后分析结果的展现形式发生变化 只需对基于手机数据的智能交通平台一侧进行改造 不会 对 ADC 流量统计系统产生任何影响 方案二 方案二 1 数数据据采采集集子子系系统统 局局域域网网 各各管管理理部部门门 交交换换机机 G GI IS S服服务务器器 磁磁盘盘阵阵列列 系系统统管管理理用用户户 局局域域网网 数数据据预预处处理理 服服务务器器 接接口口服服务务器器 数数据据处处理理服服务务器器 V VP PN N专专线线 单单向向 智智能能交交通通平平台台 数数据据分分析析子子系系统统 数数据据库库服服务务器器 数数据据分分析析服服务务器器 预预处处理理服服务务器器 应应用用服服务务器器 应应用用服服务务器器 数数据据库库服服务务器器 交交换换机机 防防火火墙墙 防防火火墙墙 路路由由器器 管管理理部部门门机机房房 移移动动机机房房 接接口口服服务务器器 A AD DC C流流量量统统计计 系系统统 应应用用服服务务器器 数数据据分分析析服服务务器器 数数据据库库服服务务器器 与方案一基本一致 不同处在于 智能交通平台位于管理部门机房中 通过专网 VPN 与移动的内部网络进行连接 获取交通统计数据 并进行相关的应用展示 真正的数据处理及统计分析过程由位于移动机房内的数据分析子系统完成 智 能交通平台只负责接收统计分析结果 并进行相应的展示 任何侵入内部网络盗取基础数据的企图 都 经过两道防火墙的安全防线 系统总体结构系统总体结构 1 数据采集子系统 数据采集子系统 自动化采集原始数据 筛选过滤交通出行分析所需的数据 采集的数据支持对北京市全部地区范围 进行统计分析 系统将采集数据经过加工处理后按照规定的格式将统计分析所需的数据传送至数据分析子系统 数据采集子系统的采集 筛选 加工转换以及发送 保证数据的准确性和及时性 满足数据分析子 系统包括实时分析在内的各种统计分析所需数据的及时准确获取 2 数据分析子系统 数据分析子系统 数据分析子系统对数据采集子系统传递的数据进行各种交通分析 并将结果储存并输送至交通出行 统计分析平台反馈给平台用户 至少应包括数据接收 数据抽取与转换 交通分析模型 数据统计分析 数据存储 分析结果传送功能 1 数据接收 系统能够自动化接收数据采集子系统提供的数据 而不必进行人工干涉 2 数据抽取与转换 1 对接收到的数据按照统计分析的需要进行必要的抽取和转换 3 交通分析模型 系统对数据模型要求较高 数据模型的合理与否将关系到项目的成败 因此选择专业 先进 合理的建模理念 深刻了解交通分析的需求 建立高度抽象 实用的交通分析模 型 4 数据分析 支持对指定的交通小区 行政区域 城市大区 交通枢纽等不同类型和级别的区域进行 不同粒度地统计和分析 区域范围支持涵盖北京市全部地区范围 统计分析的内容 至少包括 项目主要研究内容 中提到的各项内容 5 数据存储 对接收海量的数据 中间及各层次各粒度的统计分析结果数据进行存储 以支持数据分 析的重新执行 从数据采集子系统接收的数据至少保留三个月 6 统计分析结果传送 及时将统计分析的结果传送至交通出行统计分析平台 以保证平台正常的展示 满足平 台用户的各种查询 3 智能交通平台 智能交通平台 智能交通平台接收数据分析子系统的结果数据 储存并以结合 GIS 图形 表格等多种方式展示分 析结果 满足平台用户各种各样的查询 至少应包括接收数据 数据存储 GIS 展现 分析结果查询 报表下载 用户及权限管理等功能 1 智能交通平台采用 B S 架构 用户只需通过普通浏览器即可方便地登录平台 使用平台的 各种功能 2 接收数据 自动化接收数据分析子系统的结果数据 并储存至平台数据库 3 数据存储 至少保证储存保留一年的结果数据 4 GIS 展现 A 支持在电子地图上标识出指定的交通小区 城市大区 交通枢纽 行政区域等各种类型 1 区域的准确范围 B 支持在电子地图上显示各种区域时 根据实际统计分析的结果 利用不同颜色形象 直 观地进行展示 C 支持在电子地图上点击具体划分好的各种区域 立即弹出此区域的详细统计分析结果等 数据 D 支持电子地图方便的拖拽移动 放大缩小等功能 以满足平台用户的操作 5 统计分析的查询 A 提供方便的区域类型选择 区域范围选择 以方便平台用户方便快捷地查询期望目标区 域的各种统计分析结果 B 提供图形 表格等丰富多样的展示方式 6 报表下载 支持将查询出的统计分析结果下载到本地 7 用户及权限管理 提供完善的用户权限管理功能 用户管理至少包括新增系统用户 删除系统用户 修改用户信息 修 改密码功能 权限管理至少支持配置不同的用户查询不同区域具体统计结果的权限 安全策略安全策略 对于本系统的安全性 采用如下手段进行保障 通过专网 VPN 网络访问移动机房侧的数据分析子系统 获取交通统计数据 访问方式采用 ftp 或 hppts 方式 确保应用的安全性 ADC 流量统计分析系统只向移动机房内的数据采集子系统传输信令数据 且敏感字段信息进行 加密 以规避数据泄露风险 与 ADC 流量统计分析系统的连接采用被动接收的方式 有效避免对 ADC 流量统计分析系统产 生不利影响 系统与流量统计分析系统连接经过 ADC 机房防火墙保护 保证不对流量统计分析系统安全造成 威胁 服务器全部不与公网连接 防止外网攻击 统计分析服务器 数据库服务器 磁盘阵列的的硬盘都采用 RAID5 策略 增强数据的可靠性 数据备份 1 采用磁盘阵列 RAID5 存储 历史分析结果数据采用数据库存储 数据库服务器采用定时任务导出数据库内容 并进行 备份 在客户端访问安全上的保证 区域流量分析系统与交通委的客户端采用专线连接 并实行单向访问 固定访问 IP 或 ADC 平台转发确认 对非法请求在系统层面上给予直接拒绝 防火墙设置多个隔离区域 内部网与外部网严格区分 且端口开放专用 端口数据格式专 用 不符合数据格式的伪请求包直接拒绝 所有传输都是经过 ssl3 0 传输加密 保证数据传输的正确性 系统特点系统特点 数据获取方便快速 通过中国移动相关系统设备获取数据信息 只需在搭建完成数据分析平台后 就可自动 快速 的获取数据信息 数据准确 通过建立专业的数据分析模型 及相关的分析技术 工具 提高数据质量 使最终输出的结果 较为理想准确 同时 通过手机用户在无线网络表现的位置信息与实际城市地理位置信息结合 使数据所反映的交通及人口分布情况能够在 GIS 上较好的体现 样本基数大 通过对移动网络的监测 将使移动公司庞大的用户基数做为采样基数 将是传统的分析采样无 法比拟的 时间效益高 成本低 由于采用系统平台自动完成数据分析统计相关工作 所以 在分析时间 成本方面比传统人工 调查分析等方法有着明显优势 可重构性 由系统平台完成相关分析工作 当有新的分析思路或重新验证数据时 将很方便重新生成新的 结果 三 三 业务商务模式及资费 业务商务模式及资费 现有项目采用单独立项合作的方式与客户签署协议收取服务费 产品化工作进行中 四 四 市场前景分析 市场前景分析 当前 随着城市经济社会的快速发展与国际化大都市功能的不断完善 对城市交通规划 城市交通 管理需求工作提出更高的要求 而当前交通模型分析的基础数据 居民日常出行数据 主要是通过人工 1 调查方式 这种方式存在采样率低 周期长 人力财力花费较大 以及由于采样率低且数据质量的等问 题 难以实现预期的效果 在实际工作中 交通部门进行交通规划 监控管理的首要依据就是基于对城市交通及人口出行状况 的基本了解 主要需要从宏观和中观角度上进行分析 主要包括以下主要方面 城市各区域实际常住和工作人口的数量城市各区域实际常住和工作人口的数量 交通部门的管理行为从服务的角度上来说是为各交通区域内的 人 的交通出行进行服务的 对各 类区域人口分布情况的及时掌握对与提高交通部门的管理水平 提高决策科学性无疑具有非常重要的意 义 从需求上来讲 交通部门对各类区域人口的了解重点关注以下主要方面 1 区域内常住人口数量 2 区域工作 学习人口数量 3 区域常住人口密度 4 区域工作 学习人口密度 对于本区域居住 工作人口变化情况的了解和对比 对于了解本区域发展情况和发展趋势 制定进 一步的交通发展规划和政策具有很重要的意义 城市各区域间的人口流动状况城市各区域间的人口流动状况 一个区域的流动性是一个区域发展状况很重要的指标 而根据调查一个城市的整体流动性中 通勤 出行 上下班出行 的比重超过 60 所以交通部门迫切需要了解市内各区域间的人口流动状况 其中 包括 1 整个城市最大的交通出行对 通过对各区域间流动人数的对比 找出最大的交通出行对 可以帮助交通部门及时掌握城市交通发 展的关键点和瓶颈 从而有针对性的采取措施 2 单个区域居住人口的出行方向和单个区域内工作人口的来源 指定区域的人口来源和去向的统计分析可以用于公交系统规划 公交资源配备以及交通小区的划分 特殊交通管理政策的制定 如局部限行 3 指定交通出行对的变化情况 出行变化情况主要用于交通政策实行后的效果评估 1 交通枢纽的实时人流量交通枢纽的实时人流量 对交通枢纽的实时人流量监控主要用于对重要交通枢纽的微观分析 通过对交通枢纽的长期实时监控 发现交通枢纽的活动规律 对于突发事件的处理具有非常重 要的意义 在重要活动 重大事件发生前的预案准备具有重要的参考价值 可以了解大型集会活动的人员聚集 疏散情况 外来流动人口的情况外来流动人口的情